一章直流電機

第一章直流電機1.6答：電樞繞組為單疊繞組時，運行時去掉一個或相鄰兩個電刷，并聯(lián)支路數(shù)減少一半，電樞電流將減少一半。

電樞繞組為單波繞組時，并聯(lián)支路數(shù)不受影響，電樞電流不變，但每個電刷通過的電流將增大，致使換向困難。1.7答：感應電動勢（參見圖1.3）。

電刷兩端得到總的感應電動勢為零。1.8答：由Tem=CTΦIa知：對于已制造好的直流電機，其電磁轉矩與電樞電流和氣隙磁通的乘積成正比。圖1.3題1.7圖思考題與習題答案部分可用左手定則判斷電樞導體的受力方向，從而確定電磁轉矩的實際方向。對直流發(fā)電機而言，電磁轉矩為制動轉矩，與轉子轉向相反；而對于直流電動機而言，電磁轉矩為驅動性質，與轉子轉向相同。1.14答：并勵直流發(fā)電機正轉時能自勵，反轉時則不能自勵。如果把并勵繞組兩頭對調，且電樞反轉，此時能自勵。

1.15答：換向元件里合成電動勢∑e為零時,,換向元件里的換向電流隨時間線性變化，這種換向稱為直線換向。直線換向時不產(chǎn)生火花。換向過程中換向元件里的合成電動勢大于零，使換向電流變化延緩，不再是線性的，出現(xiàn)了電流延遲現(xiàn)象，這時的換向稱為延遲換向。延遲換向時電刷下產(chǎn)生電火花。

1.16解：額定電流：

額定負載時的輸入功率：

1.17解：額定負載時的輸入功率：思考題與習題答案部分額定電流：1.18解：（1）繞組節(jié)距計算

（2）繞組展開圖如圖1.4所示（采用右行短距繞組）（3）并聯(lián)支路數(shù)如下：

思考題與習題答案部分1.19解：（1）繞組節(jié)距計算思考題與習題答案部分圖1.4題1.18的圖思考題與習題答案部分圖1.5題1.19圖（2）繞組展開圖如圖1.5所示（采用左行長距繞組）（3）并聯(lián)支路數(shù)如下：

1.20解：（1）n=1500r/min時

（2）n=500r/min時思考題與習題答案部分1.21解：（1）電樞繞組為單疊繞組a=3

（2）電樞繞組為單波繞組a=1

1.22解：（1）額定電流（2）電樞電動勢1.23解：（1）發(fā)電機運行時電樞電動勢:又所以思考題與習題答案部分勵磁電流:（2）電動機運行時

電樞電動勢：

又

所以思考題與習題答案部分勵磁電流:因為所以得1.24解：（1）額定負載時電樞電動勢：因為額定負載時電磁功率：思考題與習題答案部分思考題與習題答案部分所以額定負載時輸出功率：所以額定負載時輸出轉矩為：

（2）勵磁電流因為所以輸入功率：思考題與習題答案部分額定效率：

1.25解：（1）額定負載時電樞電動勢：額定負載時電磁功率：額定負載時電磁轉矩：對應電磁轉矩：

而

所以

1.26解：（1）電樞電動勢：

又思考題與習題答案部分所以電樞電流Ia=20A時，所以由磁路不飽合，所以

所以

（2）電樞電流Ia=20A時，電磁功率

電磁轉矩思考題與習題答案部分自測題參考答案（一）填空題：

1.并勵直流發(fā)電機的自勵建壓條件是:主磁路存在剩磁；并聯(lián)在電樞兩端的勵磁繞組極性要正確，使勵磁電流產(chǎn)生的補充磁通方向與剩磁磁通方向相同；勵磁回路的總電阻必須小于臨界電阻。

2.可且下列關系來判斷直流電機的運行狀態(tài)：當Ea<U時，為電動機狀態(tài)，當Ea>U時為發(fā)電機狀態(tài)。

3.直流發(fā)電機的繞組常用的有疊繞組和波繞組兩種形式，若要產(chǎn)生大電流，繞組常采用疊繞組。

4.直流發(fā)電機電磁轉矩的方向和電樞旋轉方向相反，直流第一章直流電機

電動機電磁轉矩的方向和電樞旋轉方向相同。

5.單疊和單波繞組，極對數(shù)均為p時，并聯(lián)支路數(shù)分別為2p，

2。6.直流電機的電磁轉矩是由每極氣隙磁通量和電樞電流共同作用產(chǎn)生的。

7.直流電機電樞反應的定義是電樞磁動勢對勵磁磁動勢的作用，當電刷在幾何中的性線時，電動機產(chǎn)生交磁性質的電樞反應，其結果使氣隙磁場發(fā)生畸變和對主磁場起附加去磁作用，物理中性線逆電樞旋轉方向偏移。（二）判斷題：

1.一臺并勵直流發(fā)電機，正轉能自勵，反轉也能自勵（×）

2.若把一臺直流發(fā)電機電樞固定，而電刷與磁極同時旋轉則在電刷兩端仍能得到直流電壓。（√）

3.一臺并勵直流電電動機，若改變電源極性，則電機轉向也改變。（

×

）

4.直流電動機的電磁轉矩是驅動性質的，因此穩(wěn)定運行時，大的電磁轉矩對應的轉速就高。

（

×

）

5.一臺接到直流電源上運行的直流電動機，換向情況是良好的。如果改變電樞兩端的極性來改變轉向，換向極線圈不改接，則換向情況變壞。

（

×

）（三）選擇題：

1.直流發(fā)電機主磁極磁通產(chǎn)生感應電動勢存在于（

①

）中。

①電樞繞組；②勵磁繞組；③電樞繞組和勵磁繞組。

2.直流發(fā)電機電刷在幾何中性線上，如果磁路不飽和，這時電樞反應是（

③

）。

①去磁；②助磁；③不去磁也不助磁。

3.如果并勵直流發(fā)電機的轉速上升20%

，則空載時發(fā)電機的端電壓U0升高（

②

）。

①20%；②大于20%；③小于20%。

4.直流電機公式Ea=CeΦn和Tem=CTΦIa中的磁通是指（

②

）。

①空載時每極磁通；②負載時每極磁通；③負載時所有磁極的磁通總和。

5.一臺并勵電動機拆裝時不慎，變動了電刷位置，以至負載增大時轉速愈來愈高，其原因是（①）。

①電刷逆著電樞轉向移動了一個角度；

②電刷順電樞轉向移動了一個角度；③勵磁回路電阻太大；④電源電壓越來越高。（四）簡答題：

1.直流電動機的勵磁方式有哪幾種？試畫圖說明。

答：如圖1.6所示，①他勵；②自勵（包括并勵、串勵和

復勵三種）。+

U-IaAIL+UL-IL+U-IAIaLALILIa+U

-IL+U-I

AIaL他勵電動機并勵電動機串勵電動機復勵電動機

2.如何確定換向極的極性,換向極繞組為什么要與電樞繞組相串聯(lián)?

答：使換向極產(chǎn)生的磁通與電樞反應磁通方向相反。對于

第一章直流電機直流發(fā)電機而言，換向極極性和電樞要進入的主磁極極性相同；而對于直流電動機，則換向極極性和電樞要進入的主磁極極性相反。換向極繞組與電樞繞組相串聯(lián)的原因是：使隨著電樞磁場的變化，換向極磁場也隨之變化，即任何負載情況下都能抵消電樞反應的影響。

3.試比較他勵和并勵直流發(fā)電機的外特性有何不同。并說明影響曲線形狀的因素。

答：并勵直流發(fā)電機的外特性比他勵軟。他勵：影響因素有兩個①隨著Ia增加，IaRa增加，使U下降；②隨著Ia增加，電樞反應附加去磁作用增強，使磁通Φ

減少，電樞電動勢Ea減少，最后使U下降。并勵：影響因素有三個

①隨著Ia增加，IaRa增加，使U下降；②隨著Ia增加，電樞反應附加去磁作用增強，使磁通Φ

減少，電樞電動勢Ea減少，最后使端電壓U下降；③而端電壓U下降，又使If下降，磁通Φ下降，電樞電動勢Ea阿進一步減少，端電壓U進一步下降。4.一臺并勵直流發(fā)電機并聯(lián)于電網(wǎng)上，若原動機停止供給機械能，將發(fā)電機過渡到電動機狀態(tài)工作，此時電磁轉矩方向是否改變？旋轉方向是否改變？答：電磁轉矩方向改變，電機旋轉方向不變。（四）簡答題：

1.一臺并勵直流電動機,銘牌數(shù)據(jù)如下:PN=3.5kW,UN=220V，

IN=20A，nN=1000r/min，電樞電阻Ra=1Ω，?Ub=1V，勵磁回路電阻Rf=440Ω?？蛰d實驗：當U=220V，n=1000r/min時，I0=2A，試計算當電樞電流Ia=10A時，電機的效率（不計雜散損耗）。

解：勵磁電流：第一章直流電機勵磁損耗：空載時：輸入功率：勵磁功率：電樞銅損耗：

電刷接觸損耗：附加損耗：

則：第一章直流電機

當Ia=10A時：I=Ia+If=（10+0.5）A=10.5A

輸入功率：

輸出功率：

效率：第一章直流電機

2.一臺并勵直流電動機,銘牌數(shù)據(jù)如下：PN=6kW，UN=230V，nN=1450r/min，Ra=0.57Ω（包括電刷接觸電阻），勵磁回路總電阻Rf=177Ω，額定負載時的電樞鐵損PFe=234W，機械損耗Pmec=61W，求：（1）額定負載時的電磁功率和電磁轉矩；（2）額定負載時的效率。

解：（1）第一章直流電機

所以：（2）第一章直流電機

3.一臺并勵直流電動機,銘牌數(shù)據(jù)如下：PN=23kW，UN=